《市場(chǎng)營銷探究》水位與降雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

1、水位與降雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究摘要為解決防洪中水位和降雨量人工監(jiān)測(cè)存在的 操作不安全、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)性不強(qiáng)等問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了 單片機(jī)控制的水位與降雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)為控 制核心，采用了較好的系統(tǒng)軟件與硬件。利用該系統(tǒng)，可實(shí) 現(xiàn)江河、湖泊與水庫水位及降雨量信息的自動(dòng)采集和處理。關(guān)鍵詞單片機(jī)；水位；降雨量；監(jiān)測(cè)中圖分類號(hào)tp277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼點(diǎn)擊閱讀全文a 文章編號(hào)1005-6432 (2011 ) 31-0136-03由于我國的水災(zāi)頻頻發(fā)生，因此必須監(jiān)測(cè)江河、湖泊 與水庫等的水位及這些區(qū)域的降雨量。這種監(jiān)測(cè)不但可為預(yù) 防水災(zāi)、及時(shí)進(jìn)行防汛決策提供大量可靠的數(shù)據(jù)和資料，同 吋還可為防洪搶險(xiǎn)

2、救災(zāi)和保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全發(fā)揮重要 作用。冃前，國內(nèi)許多水文站監(jiān)測(cè)水位和降雨量仍采用人工 方法。該方法不但存在測(cè)量的人身安全問題，而且還存在數(shù) 據(jù)測(cè)量難準(zhǔn)確、監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性不強(qiáng)等問題。為了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè) 水位及降雨量，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套單片機(jī)控制的水位與降雨量 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，采用了較好的系統(tǒng) 軟件與硬件。利用該系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)江河、湖泊及水庫等水 位和該區(qū)域降雨量的有效監(jiān)測(cè)。1.系統(tǒng)功能由于單片機(jī)控制水位與降雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是用丁江河、 湖泊及水庫水位和該區(qū)域降雨量的監(jiān)測(cè)，因此這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)具 有如下功能：1.1水位自動(dòng)檢測(cè)功能該系統(tǒng)能口動(dòng)檢測(cè)江河、湖泊及水庫等水位。水位檢 測(cè)范圍為0100

3、m,誤差10mo1.2降雨量自動(dòng)檢測(cè)功能該系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)江河、湖泊及水庫等區(qū)域的降雨量。 降雨量測(cè)量范圍為0500m,誤差lm01.3自動(dòng)報(bào)警、數(shù)據(jù)處理、顯示及打印功能當(dāng)水位、降雨量達(dá)警戒線時(shí)，該系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行聲、 光報(bào)警。能自動(dòng)記錄水位及降雨量數(shù)據(jù)，并可利用自己的數(shù) 據(jù)處理軟件實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。能口動(dòng)顯示與打印指定時(shí)間 段的水位、降雨量報(bào)表等。該系統(tǒng)的顯示器件采用液晶顯示 屏。1.4通信功能該系統(tǒng)通過rs232通信協(xié)議進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送，它可 與其他水文信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳送器、數(shù)據(jù)處理部分 等組成。該系統(tǒng)是一種單片機(jī)集散控制系統(tǒng)。圖中

4、的數(shù)據(jù)采 集器主要擔(dān)負(fù)水位和降雨量信息的采集任務(wù)，并將采集的信 息實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)傳送器中。數(shù)據(jù)傳送器接收信息后，無線發(fā) 送信息至采集點(diǎn)主機(jī)，再由該主機(jī)進(jìn)行分析和處理。由于采 集點(diǎn)主機(jī)通過rs-232c接口與modem相連，modem又接入 公用電話網(wǎng)(pstn),因此該主機(jī)處理后的信息又可通過 pstn以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心。3數(shù)據(jù)采集器3.1數(shù)據(jù)采集器硬件數(shù)據(jù)采集器由80c51單片機(jī)、通信電路、復(fù)位及“看門 狗”屯路、時(shí)鐘屯路、a/d轉(zhuǎn)換器電路等組成。由于數(shù)據(jù)采集 器被置丁水下，因此它不宜自帯電源。其電源由位丁水而上 的數(shù)據(jù)傳送器提供。水位傳感器與降雨量傳感器的原理和結(jié) 構(gòu)都有所不同

5、，但本文不作詳細(xì)介紹。微處理器監(jiān)控芯片采 用adm692o時(shí)鐘芯片采用s3530o時(shí)鐘芯片每5分鐘輸 出一個(gè)中斷信號(hào)，請(qǐng)求cpu進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和轉(zhuǎn)換。a/d轉(zhuǎn)換 器芯片采用ad0809,其分辨率為8位，其逐次逼近的轉(zhuǎn)換 時(shí)間為loouso3.2數(shù)據(jù)采集器軟體為提高水位和降雨量釆樣信號(hào)的真實(shí)度，本系統(tǒng)利用 程序?qū)ν獠扛蓴_進(jìn)行數(shù)字濾波。即利用程序?qū)⒉蓸有盘?hào)進(jìn)行 加工處理，去除或削弱干擾的影響。由于測(cè)量水位時(shí)江河、 湖泊及水庫波浪沖擊可能引起采樣信號(hào)產(chǎn)生瞬時(shí)、幅值較大 的脈沖干擾。這種干擾一旦出現(xiàn)在采樣時(shí)刻，則破壞系統(tǒng)的 正常工作，因此數(shù)據(jù)采集器必須對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行濾波。數(shù)據(jù) 采集器采用中值濾波法。即對(duì)

6、水位或降雨量信息在每5分鐘 連續(xù)采樣5次，然后將采樣值從小到大排隊(duì)，再取中間值為 真實(shí)信號(hào)。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，為防止干擾，系統(tǒng)軟件的程序中 安排了“冗余指令”和“軟件陷阱”，同時(shí)還考慮到萬一程序“彈 飛”，應(yīng)能讓其自動(dòng)復(fù)位到正常狀態(tài)而設(shè)置了“看門狗”?！翱?門狗”溢出周期為1.6s,復(fù)位時(shí)間為50mso4數(shù)據(jù)傳送器4.1數(shù)據(jù)傳送器硬件數(shù)據(jù)傳送器接收數(shù)據(jù)采集器傳送的水位或降雨量信 號(hào)，并采用無線發(fā)送方式將此信號(hào)傳送給采集點(diǎn)主機(jī)。圖中, 微處理器監(jiān)控芯片采用adm695 o無線發(fā)射模塊釆用微型遠(yuǎn) 程無線發(fā)送組件csjtgn 150,最大發(fā)射距離1500m、工 作頻率351mh乙最人功耗500mwo由于

7、電源需同時(shí)為數(shù)據(jù) 釆集器和數(shù)據(jù)傳送器供電，因此需具備電源監(jiān)控和后備電池 切換功能，而這種功能可由微處理器監(jiān)控芯片adm695自身 電路來實(shí)現(xiàn)。由于電池切換電路所能提供的100ma的輸出 電流不能滿足用電量要求，所以硬動(dòng)三極管來獲得更大的輸 出電流。4.2數(shù)據(jù)傳送器軟件數(shù)據(jù)傳送器抗干擾措施與上述數(shù)據(jù)釆集器基本相同。 它除設(shè)置“冗余指令”、“軟件陷阱”和“看門狗”外，還采用中 值方法進(jìn)行數(shù)字濾波。為減少發(fā)射功率消耗，降低電源的能 源負(fù)擔(dān)，數(shù)據(jù)傳送器采用間歇工作策略，即每5分鐘發(fā)射一 次信號(hào)。也就是單片機(jī)的每次的“休眠,咐間為5分鐘。在休 眠狀態(tài)下，adm695中cpu的主要任務(wù)是等待串行口發(fā)出 的

8、中斷請(qǐng)求信號(hào)，一旦出現(xiàn)這種信號(hào)，cpu便響應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求, 并順序執(zhí)行啟動(dòng)“看門狗”、接收數(shù)據(jù)、中值濾波和發(fā)送數(shù)據(jù) 等程序。圖中“看門狗”的溢出周期為1.6s,復(fù)位時(shí)間為50mso5. 采集點(diǎn)主機(jī)5.1采集點(diǎn)主機(jī)硬件釆集點(diǎn)主機(jī)完成水位和降雨量數(shù)據(jù)處理任務(wù)。處理內(nèi) 容包括數(shù)據(jù)的分析、顯示、打印、報(bào)警等。同時(shí)還通過公用 電話網(wǎng)（psin）將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心。釆集點(diǎn)主機(jī)的 微處理器監(jiān)控芯片采用adm695,其看門狗溢出周期為1.6s, 復(fù)位時(shí)間為50mso由于該芯片具有電源監(jiān)控和后備電池切換 等功能，因此它為采集點(diǎn)主機(jī)提供了完備的監(jiān)控體系。數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器采用cat24wc64o其特點(diǎn)：寬工作電壓（2

9、.7-6v）、 有擦寫安全保護(hù)措施，從而可提高數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空間可按存儲(chǔ)一天的數(shù)據(jù)分配1k空間，按 最大存儲(chǔ)2月（62天）的數(shù)據(jù)總共分配62k空間，其地址 為264k。此時(shí)將前2k作為備用空間。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理采 用段頁式，即每8k為一段，并在存儲(chǔ)器開辟一段空間放置 段內(nèi)基址表，通過查表獲得段內(nèi)基址。采集點(diǎn)主機(jī)打印機(jī)選 川pp40型，它具有體積小、價(jià)格低、可靠性高等特點(diǎn)，能 較好地滿足本系統(tǒng)的要求。液晶顯示模塊采用日本東芝公司 生產(chǎn)的dmf5005n液晶顯示屏。它具有體積小、重量輕、低 屯壓和低功耗等特點(diǎn)。鍵盤采川4x4鍵，鍵盤接口選用 zlg7289a o無線接收模塊釆用微型遠(yuǎn)程無線接收組件 csjr3,其最大接收距離為1500m、工作頻率為351mhz, 最大功耗為500mwo時(shí)鐘芯片采用x1203,它具有日歷和定 時(shí)信號(hào)輸出功能。5.2采集點(diǎn)主機(jī)軟件采集點(diǎn)主機(jī)主程序較為簡(jiǎn)單，它主要采用中斷工作方 式。如單片機(jī)cpu響應(yīng)顯示時(shí)間中斷請(qǐng)求時(shí)，它便調(diào)用顯示 子程序來實(shí)時(shí)顯示時(shí)間、水位與降雨量情況。cpu響應(yīng)串行 口的輸入中斷請(qǐng)示時(shí)，它便調(diào)用數(shù)據(jù)接收子程序。cpu響應(yīng) 鍵盤中斷請(qǐng)求時(shí)，它便調(diào)用鍵盤子程序。6. 結(jié)論本文所